Ci vuole… fisica! – Di Daniela Larentis

Anche gli uomini sono come i fotoni: in fondo, esibiscono spesso la loro duplice natura

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Ah, la luce, qual è la sua natura? È dunque onda o particella?
Secondo la meccanica quantistica, che potremmo scherzosamente definire «un mondo davvero bizzarro», il fotone sarebbe una particella e un’onda, o meglio, una particella che si può trovare in punti diversi nello stesso istante, esattamente come un’onda; osservandolo pare comportarsi sia come l’una che come l’altra e questo dualismo affascina non solo i fisici….
Esso esibisce l’uno o l’altro aspetto, un po’ come facciamo noi uomini, in fondo, esseri dalla duplice natura (anzi, noi superiamo la luce in questo).
Si è percepiti diversamente a seconda di chi ci troviamo di fronte, che sia un figlio, un amico, un collega o un vicino di casa.
 
Siamo tutti racchiusi dentro gabbie le cui sbarre invisibili ci limitano in ruoli ben definiti.
Un ipotetico figlio facilmente tenderà a considerare i propri genitori semplicemente come un padre e una madre, due individui ancorati strettamente al ruolo che ricoprono e, tendenzialmente, due persone prima infallibili (visti con gli occhi di un bambino) poi sempre in procinto di sbagliare (una volta divenuto un po’ più grande). I genitori dal canto loro spesso considerano i propri figli come un’estensione di se stessi (nutrendo sconsideratamente molte aspettative) e l’elenco potrebbe continuare a lungo.
Chi siamo veramente? Solo padri, solo madri, solo figli, solo amici, solo «i rompiscatole dell’ombrellone accanto»?
 
E chi lo sa, quello che è certo è che quasi noi tutti usiamo il cellulare, questo è un elemento che un po’ ci accomuna tutti (come dire che tutti possediamo due occhi, una bocca, due mani e uno smartphone). Apriamo giornalmente il frigorifero, stiamo ore davanti al computer, guardiamo la televisione, saliamo su treni e aerei, guidiamo un’automobile, viviamo in un mondo governato interamente dalla tecnologia che è in continua evoluzione, dove il progresso avanza grazie alle scoperte scientifiche, alle acquisizioni della fisica, quell’ammasso nebuloso di leggi e formule appannaggio di pochi eletti, difficilmente comprensibili da parte dei non esperti.
Chi ama la fisica, in senso ampio la scienza della natura e dei suoi fenomeni (dall’infinitamente piccolo all’infinitamente grande), è come un bambino curioso che si affaccia alla vita con avidità, volendola scoprire e sperimentare con entusiasmo.
 
Esiste un intimo legame fra la fisica e la matematica e si sa che quest’ultima non piace a tutti, come non a tutti importa conoscere il meraviglioso mondo degli atomi, sapere cosa siano i «quanti» (la meccanica quantistica, la teoria scientifica che descrive perfettamente i fenomeni microscopici), i bosoni, i fermioni, oppure l’entropia, l’energia, il concetto di spazio-tempo, i buchi neri o i sistemi caotici e via di questo passo (un inciso: alla fisica classica, ossia tutte le teorie prodotte prima del Novecento, divisa in meccanica, inclusa l’acustica, teoria della gravitazione, termodinamica, elettromagnetismo e ottica, si aggiunse la fisica moderna con l’avvento della meccanica quantistica; ora i principali filoni della fisica contemporanea sono la fisica atomica, molecolare e ottica, la fisica dello stato condensato, la fisica dei Plasmi, la fisica delle particelle e l’astrofisica, che studia i fenomeni relativi ai corpi celesti, poi oltre ai diversi ambiti di indagine vi è la ricerca applicata).
 
Tuttavia, per tutti quelli che già non la studiano o l’hanno studiata, per quelli che non la studieranno mai, ma che pur non sapendone quasi nulla hanno la curiosità di conoscere almeno a grandi linee di che cosa si tratti, esistono numerosissimi libri sull’argomento, testi che stimolano la curiosità, scatenando un irrefrenabile desiderio di approfondimento, uno di questi è stato scritto dall’astrofisico Harald Lesch (è quasi da vent’anni che è professore di Astrofisica teorica all’Università di Monaco) ed è intitolato «Fisica da tasca – Esperimenti e idee sulla natura delle cose» (edito da Ponte alle Grazie).
 
Per esempio, è interessante leggere cosa è scritto nel capitolo intitolato «Il vuoto è vuoto?» a pag. 98: «... È vero che nel vuoto non si trovano atomi e molecole. Piuttosto noioso? No, noioso non lo è affatto. Bisogna osservare con più attenzione: il vuoto è pieno di energia!
«Solo che, al contrario di quanto siamo abituati, non la vediamo sotto forma di materia. Ai fisici teorici il vuoto dà il mal di testa perché non contiene solo un poco, bensì una quantità infinita di energia. Com’è possibile che negli esperimenti non si noti qualcosa d’infinito?
«Questa domanda ha portato a un metodo matematico e fisico completamente nuovo, con il quale si tenta di combinare le quantità infinite in modo tale che si annullino reciprocamente. Tutto qui, dunque, il vuoto, si potrebbe pensare.
«E invece la natura non ci ha reso le cose così semplici! L’energia presente nel vuoto porta infatti alla polarizzazione del vuoto, alla costante produzione e distruzione di coppie di particelle e antiparticelle di tutti i generi, per esempio elettroni e positroni, quark e antiquark e così via….».
 
Nel capitolo successivo l’astrofisico spiega di che cosa è fatto il nostro mondo, non solo di atomi, ma di unità ancora più piccole delle quali ogni atomo è composto: protoni, neutroni ed elettroni: «Ma non è finita» si legge a pag. 100, «perché i mattoni fondamentali, il protone e il neutrone, sono a loro volta costituiti da componenti ancora più piccoli, i quark.
Il creatore di questo modello è stato Murray Gell-Mann, che ha dato ai quark il loro nome (l’ispirazione gli è venuta da una frase del romanzo di James Joyce, «Finnegans Wake»). A tutt’oggi si conoscono sei tipi di quark, che i fisici chiamano sapori….» e alla pagina successiva: «In particolare i sei quark si distinguono per la loro massa.
«Mentre i quark strange, charme e bottom sono più o meno pesanti quanto un protone e quindi più pesanti dell’up e del down, il quark top pesa quanto un atomo di oro (197 protoni e neutroni).
«Questo è anche il motivo per cui il quark top è stato scoperto tardivamente, intorno al 1995: per produrlo occorrono infatti acceleratori di particelle ad altissime energie. Perché la natura ammetta l’esistenza di quattro altre componenti elementari oltre ai quark up e down non è ancora stato chiarito».
 
E tornando all’argomento da cui siamo partiti, è interessante, confessiamolo, sapere che la luce è composta di particelle, i fotoni, capire come si scatenano i temporali, spettacoli naturali che ancora oggi ci riempiono di meraviglia, ascoltando il fragore dei tuoni e osservando il bagliore dei fulmini (si pensi alla mitologia greca e come venivano interpretati allora le enormi scariche elettriche e il rumore che le accompagna; era Zeus in persona a scatenarli, il potente re dell’Olimpo, padre di tutti gli dei dal quale dipendevano gli eventi atmosferici, il dio del cielo e del tuono) e forse è proprio con lui che se la prenderebbero gli antichi greci, fossero al posto nostro in questi giorni d’estate, fissando il cielo grigio con aria sconsolata, cercando di ripararsi gli occhi dalla pioggia (e non dal sole) in attesa di un tempo migliore…
 
Daniela Larentis
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